中考物理培優(yōu)之焦耳定律的應用問題及答案解析

1、一、初中物理焦耳定律的應用問題1 如圖所示，電源電壓為 6V ， R1 10 ， R2 20， R35 。閉合開關 S1 后，當S2 ， S3 全部閉合和全部斷開時，在相同的時間內電流通過R 產生的熱量之比是（）1A4 9B 94C 2 3D 3 2【答案】 B【解析】【分析】【詳解】當開關都閉合時， R3 被短路 ， R1 與 R2 并聯(lián) ，此時 R1 兩端的電壓為電源電壓U。 當開關閉合 ， S2、 S3 全部斷開時 ， R2 被開路 ， R1 與 R3 串聯(lián) ，此時S1R1 U 1 10 2R3U 351則此時 R1 兩端的電壓為U12R1 產生的熱量之比是U，則相同的時間內電流通過3U

2、22t U2 9Q R1UQ U 12 tU12 U4R13故選 B。2 一臺電動機正常工作時，兩端的電壓為 220V，通過線圈的電流為 10A，若此線圈的電阻為 2，則這臺電動機 1min 內產生的熱量是 _J，這臺電動機的效率是 _ 4【答案】 1.21090.9%【解析】【分析】【詳解】已知線圈的電阻和通過的電流以及通電時間，根據公式生的熱量已知電動機兩端的電壓和通過的電流，根據公式Q=I2Rt 可求這臺電動機1min 內產P=UI 可求電動機的總電功率；再根據公式 P=I2R 計算線圈消耗的功率，總功率減去線圈消耗的功率就是電動機的輸出功率，輸出功率與總功率的比值就是這臺電動機的效率（

3、1）這臺電動機1min 內產生的熱量：Q=I2Rt=（ 10A） 2 2 60s=1.24J； 10（2）電動機的電功率：P 總 =UI=220V10A=2200W，線圈消耗的功率：P 圈 =I2R=（10A） 2 2 =200W，輸出功率：P 出 =P 總 -P 圈 =2200W-200W=2000W ，這臺電動機的效率： = P出/ P 總=2000W/ 2200W=90.9%3 小明將線圈電阻為4.84 的電動機接人220V 的家庭電路中，關閉其它用電器，只讓電動機工作時，觀察到他家標有2000imp/(kW.h) 的電能表3min 內閃爍了 100 次，則電動機在這段時間內消耗的電能為

4、_kW.h，電動機線圈產生_J 的熱量?！敬鸢浮?0.051.8104【解析】【分析】【詳解】1 電動機在這段時間內消耗的電能為WnkWh=100kWh0.05kWhn020002 根據公式 WUIt 可以求出電動機線圈的電流為IW0.053.6106 J100 AUt220V360s22電動機線圈產生熱量為QI 2Rt (100 A) 2 4.84 180s=18000J=1.8 104 J 224 有甲乙兩臺電暖器，甲的額定功率為1200W，乙的額定功率為800W ，下列說法正確的是A甲實際消耗的的電能可能比乙少B電流通過甲做的功一定比乙多C正常工作時，甲消耗電能比乙快【答案】 ACD電流

5、通過甲和乙做功一樣快【解析】【詳解】AB 甲的功率大于乙的功率，只能說甲做功快，不能說電流通過甲做功多；當甲的工作時間遠小于乙的工作時間時，甲消耗的電能可能比乙少，電流通過甲做的功可能比乙少，故A 正確， B 錯誤；CD、甲的功率大于乙的功率，說明電流通過甲做功快，在相同的時間內，甲消耗電能多，故 C 正確， D 錯誤。5 電阻 A 和 B 連接在某一電路，通過它們的電流與其兩端電壓的關系如圖所示。由圖中信息可知（）A電阻 A 的阻值為 5B當通過電阻 B 的電流為 0A時，電阻 B 的阻值為 0C當電阻 A、 B 串聯(lián)在電壓為3V的電源兩端時，它們的電功率之比為PA : PB 1: 2D當電

6、阻 A、 B 并聯(lián)在電壓為3V的電源兩端時， 5min 它們產生的電熱之比 QA : QB 2 :1【答案】 ACD【解析】【分析】本題考查串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點，電功率的計算，電熱的計算，應用I -U 圖象和歐姆定律解題?！驹斀狻緼 由圖象可知，電阻 A 、 B 的的電壓為 3V 時，通過它的電流為I-U 圖象是傾斜的直線，則兩個都是定值電阻，當0.6A ，那么 A 的電阻A 兩端U3V5R0.6 AI故 A 符合題意；B導體的電阻是其本身的一種性質，其兩端有無電壓，不會影響其電阻的大小，故B 不符合題意；C由圖象可知，電阻A、 B 串聯(lián)，電源電壓為 3V時，通過電路的電流應該是0.2A ，此

7、時A 、 B 兩端的電壓分別為1.0V 和 2.0V ，根據 P=UI得，各電阻的電功率之比為PA:PB =U A :U B=1.0V:2.0V=1:2故 C 符合題意；D當電阻A 、 B 并聯(lián)在電壓為3V 的電源兩端時，由圖象可知，通過兩電阻的電流分別為0.6A 和 0.3A ，根據 Q=UIt 得，在 5min 內，兩電阻產生的電熱之比QA :QB=I A :I B=0.6A:0.3A=2:1故 D 符合題意。故選 ACD 。6 如圖是科技小組為養(yǎng)雞場設計的調控光照和室溫設備的電路圖。此設備的作用是，夜晚對雞舍內加溫，同時增大光照量，白天只進行適當保溫，不進行燈光照射，可增大雞的產蛋量。電

8、路圖中R1 、 R2，是電熱絲，L 為照明燈泡（ L 的電阻不隨溫度變化），2R1R2R1 。 S1、 S2，同時斷開或閉合，以實現白天和夜晚的用電要求。開關S 閉合時，下列說法錯誤（）A S1、S2同時斷開時，設備運行處于白天用電狀態(tài)B S1、 S2 同時閉合時，設備運行處于夜晚用電狀態(tài)C S1、 S2 同時斷開時，在相同時間內和產生的熱量之比為2 1D S1、 S2同時閉合時，若電流表示數為6A，則的實際功率為 880W【答案】 C【解析】【分析】【詳解】S 閉合， S 、 S 同時斷開時， R 、 R 組成串聯(lián)電路，燈泡L 斷路不發(fā)光，且電路中的電阻最1212大，由公式 PU2可知，此時

9、電路中的電功率最小，為保溫狀態(tài)，所以是白天在相同時R間內 R1、 R2 產生的熱量之比QQ2I 2Rt I 2R2t R1R2 12開關 S、 S12同時處于閉合狀態(tài)，21L 發(fā)光，且、 SR被短路， R 和燈泡 L 組成并聯(lián)電路，燈泡U2電路中的電阻最小，由公式P可知，此時電路中的電功率最大，為加熱狀態(tài)，所以RU是晚上，因為I，所以RR R121L所以I IR R211LL1因為 R1= 6A所以I1=4AI2=2A因為U LU 1U220V所以P1UI 1220V4A880W故選 C。7 電冰箱起動時，與電冰箱并聯(lián)的臺燈變暗。關于這一現象，下列說法中不正確的是（）A進戶線中電流變大B線路中

10、電阻變大C線路中熱損耗變大D燈泡兩端的電壓變小【答案】 B【解析】【分析】【詳解】A當使用大功率的電冰箱時，電路中的總功率過大，家庭電路的電壓一定，由PUI 可知，干路中的電流變大，故A 正確，不符合題意；B因電冰箱和臺燈是并聯(lián)的，根據并聯(lián)電路電阻的特點知，線路中的總電阻變小，故B錯誤，符合題意；C干路中的電流變大，由QI 2 Rt 知，線路中的熱損耗變大，故C 正確，不符合題意；D因干路中的電流變大，由UIR 知，線路電阻分壓變大，臺燈兩端的電壓變小，所以臺燈將變暗，故D 正確，不符合題意。故選 B。8 以下原理與應用上下對應正確的是（）ABCD【答案】C【解析】【分析】【詳解】A原理為電磁

11、感應原理；揚聲器是利用通電導體在磁場中受力的作用，故A 錯誤；B原理為通電導體在磁場中受力的作用；麥克風是利用電磁感應原理，故B 錯誤；C原理為電流的磁效應即電流周圍存在磁場；電鈴是利用電流的磁效應，使電磁鐵吸引銜鐵擊打鈴蓋發(fā)出聲音，故 C 正確；D原理為電流的熱效應，電流做功將電能轉化為內能；電風扇是利用電流做功將電能轉化為機械能，故 D 錯誤。故選 C。9 如圖，電源電壓保持不變，R1=10 ，開關 S 閉合， S0 拔至 b 時電壓表的示數是拔至a時的三分之一，則 R2=_；若電源電壓為3 V，當開關01在 10 min內產S拔至 b 時， R生的熱量是 _J?！敬鸢浮?20【解析】【分

12、析】【詳解】1 閉合開關60S，開關S0 撥至b 時，兩電阻串聯(lián)，電壓表測R1 兩端的電壓；閉合開關S，開關 S0 撥至 a 時，兩電阻串聯(lián)，電壓表測電源的電壓，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，且開關S0 撥至 b 時電壓表示數是撥至 a 時的三分之一，所以，兩電阻兩端的電壓之比U1U 3 1U 2UU 32因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，由I U 可得，兩電阻的阻值之比RU1R1 I U1 1R2U 2U 22I則 R2 的阻值R2 2R1 2 10 202 若電源電壓為 3V，當開關 S0 撥至 b 時，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以電路中的電流IU3V 0.1AR1R21

13、0 20R1 在 10min 內產生的熱量Q1 I2R1t (0.1A)2 10 600s60J10 小明在一次野炊活動中，將中間剪得較窄的口香糖錫箔紙（可看作導體）接在干電池正負兩極上取火。如圖所示，錫箔紙較窄處最先燃燒，這是因為長度相同的錫箔紙較窄處比較寬處的A電阻小B電流大C電壓小D電功率大【答案】 D【解析】【詳解】較窄處更細，橫截面積更小，電阻更大，所以在串聯(lián)電流相等的前提下，根據公式PI 2 R 可得，較窄處的電功率更大，故ABC不符合題意 , D 符合題意。11 如下圖所示，當滑動變阻器的滑片P 滑至a 端時，定值電阻R 產生熱量Q 用時是9min ；當滑片P 滑至b 端時，定值

14、電阻R 產生相同熱量Q 的用時是36min ，當滑片P 滑至ab的中點時，若定值電阻R 再產生熱量Q 的用時是（）A20.5minB 20.05minC 20.25minD 22.25min【答案】 C【解析】【詳解】當滑動變阻器的滑片P 滑至 a 端時，電路為R 的簡單電路，產生熱量等于消耗電能，則可由WQ 所用時間為t 得，產生熱量Pt1WQQRP1U 2U 2R當滑片 P 滑至 b 端時，電路為R 與整個滑動變阻器串聯(lián)電路，根據串聯(lián)分壓定律可求R 兩端電壓為URURR滑產生熱量等于消耗電能，則可由PW得，產生熱量Q 所用時間為tWQQQ(R R滑 )2t2U 2RU 2RU 2P22RR

15、R滑當滑片 P 滑至 ab 的中點時，電路為R 與變阻器串聯(lián)電路，此時滑動變阻器接入阻值為總阻值的一半，根據串聯(lián)分壓定律可求R 兩端電壓為URUR1 R滑2產生熱量等于消耗電能，則可由PWQ 所用時間為t 得，產生熱量WQQQ(R1R滑 )22t3U 2RU 2RU2P32RR 1 R滑2由于第一次用時9min，第二次用時36min ，帶入式子求解可得，t3=20.25min ，故選 C。12 一只電熱水壺有兩根電阻絲R1 、 R2 ，其阻值 R1R2 ，現把這只電熱水壺接入照明電路中將一壺水加熱至沸騰，則下列說法正確的是（）A只接入 R1所用時間最短B只接入 R2 所用時間最短C兩根電阻絲串

16、聯(lián)接入電路所用時間最短D兩根電阻絲并聯(lián)接入電路所用時間最短【答案】 D【解析】【分析】【詳解】2將一壺水加熱至沸騰時，產生的熱量相同，根據熱量的公式QUt 可知，電源電壓不R變，接入電路的電阻越小，產生相同熱量的時間越少，并聯(lián)電路中總電阻小于任何一個分電阻，兩根電阻絲并聯(lián)接入電路時，總電阻最小，加熱時間最短。故選 D。13 從產品說明書得知，一臺“6V3W”的迷你型小風扇，電動機線圈阻值為0.1 。當小風扇正常工作時，則下列說法中正確的A小風扇 1min 消耗的電能為18JB小風扇1min 將 180J 電能轉化成機械能C電動機線圈1min 產生的熱量為1.5JD電動機線圈1min 產生的熱量

17、為15J【答案】 C【解析】【詳解】A由 PWt 得，小風扇 1min 消耗的電能為：WPt 3W60s 180J；故 A 項錯誤；BCD由 P UI 得，電路中線圈的電流為：IP3W0.5A ；U6V電路中通過線圈的電流為產生的熱量為：Q I2Rt（0.5A20.1 60s1.5J ；）所以小風扇 1min 內電能轉化成的機械能小于180J；故 BD項錯誤； C 項正確。14 兩個定值電阻R1、 R2 并聯(lián)在電路中，如圖甲所示，通過它們的電流與其兩端的電壓關系如圖乙所示。閉合開關S ，經過相同的時間，R1、 R2 產生的熱量之比為（）A 1: 3B 3:1C 1:9D 9 :1【答案】 B【

18、解析】【分析】本題考查熱量的計算，應用并聯(lián)電路的特點及I-U 圖象?！驹斀狻坑深}可知 R1、 R2 并聯(lián)連接，結合圖乙知，當U=3.0V 時，通過R1、R2 的電流分別為I1=0.6A， I2=0.2A，即通過兩電阻的電流之比I1:I2=0.6A:0.2A=3:1由 Q=UIt 得，在相同的時間內，R1、 R2 產生的熱量之比Q1:Q2=UI1t:UI2t= I1:I2=0.6A:0.2A=3:1故 ACD不正確， B 正確。故選 B。15 用電熱水壺燒水，若不考慮能量損失和電熱水壺電阻的變化，當它兩端電壓為U 時，用 16min 可燒開一壺水，若它兩端電壓為0.8U 時，燒開同樣一壺水所用的

19、時間為（）A10minB 25minC 30minD 40min【答案】 B【解析】【分析】電熱水壺的原理是將電能轉化為內能，在兩端電壓為U 將水燒開和在0.8U 的電壓下燒開一壺水消耗的電能相等，根據 W UItU 2t 得出等式，據此求出在0.8U 的電壓下燒開R一壺水需要的時間?！驹斀狻繜_同樣一壺水消耗的電能相等，設電熱水壺的電阻為R，由 WUItU 2t 可得R20.8U2U ttRR所用的時間U 22 t1t16min 25min0.8U0.64故選 B。16 如右圖所示，兩透明容器中密封著等質量的空氣，通電t 秒后（兩容器都不向外放熱），下列說法正確的是（）A兩容器中電阻產生的熱

20、量相同B右邊容器中空氣的溫度是左邊容器中空氣溫度的兩倍C右邊容器中空氣溫度的變化量是左邊容器中空氣溫度變化量的兩倍D右邊容器中空氣溫度的變化量是左邊容器中空氣溫度變化量的四倍【答案】 C【解析】【分析】根據焦耳定律 Q I 2 Rt 判斷兩容器中電阻產生熱量的多少，產生的熱量越多，空氣吸收熱量越多， U 形管中液柱越高；電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，體現的是轉換思想。【詳解】A由圖示可知，兩個電阻絲是串聯(lián)的，電流相同，電阻不同，所以相等的時間內產生的熱量是不相同的，故 A 錯；BCD右邊容器中的電阻是左邊容器電阻的二倍，所以右邊容器中產

21、生的熱量是左邊容器產生熱的二倍，由于兩個器中空氣的質量相同，故可得右邊容器中空氣溫度的變化量是左邊容器中空氣溫度變化量的兩倍，故C 正確、 BD 錯誤。應選 C。17 一臺電動機正常工作時線圈兩端的電壓為A。這臺電動機正常工作1 s 消耗的電能為380 V，線圈電阻為2 ，線圈中電流為W，產生的熱量為Q，則10A W=3 800 J， Q=200 JB W=3 800 J， Q=3 800 JC W=72 200 J， Q=200 JD W=72 200 J， Q=3 800 J【答案】A【解析】【詳解】電動機正常工作1s 消耗的電能：W=UIt=380V 10A=3800J1s，電動機正常工

22、作1s 產生的熱量：Q=I2Rt=(10A)2 2=200J1s，故選 A。18 如圖所示，在四個相同水槽中盛有質量相等和溫度相同的純水，現將阻值為R1、 R2 的電阻絲（ R1 R2）分別按圖中的四種方式連接放入水槽，并接入相同電源通電相同時間后，水溫最高的是ABCD【答案】 D【解析】【分析】【詳解】由串并聯(lián)電路特點可知，串聯(lián)電路電阻越串越大，并聯(lián)電路電阻越并越小；由電路圖及已知 R1 R2 可知，圖 D 中電路總電阻最小，四個電路電壓相等，通電時間相等，Q=U 2t 可R知， D 產生的熱量最多，水吸收的熱量越多，水的溫度最高，故選D。【點評】電路產生的熱量越多，水吸收的熱量越多，水的溫

23、度越高，由串并聯(lián)電路的特點判斷各電路的阻值大小、熟練應用電功公式是正確解題的關鍵19 如圖電路，電源電壓為12V且保持不變，閉合開關SP置于變阻器的中點，當滑片時，電壓表的示數為 4V；當滑片 P 置于變阻器的 b 端時，電壓表的示數變化了2V，在 10s內定值電阻 R1 產生的熱量為 36J。則下列結果正確的是（）A電路中的最大電流為1AB滑片 P 在中點時， 10s 內滑動變阻器R 消耗的電能為60JC R1 先后兩次消耗的電功率之比為16:9D滑動變阻器R 先后兩次消耗的電功率之比為8:1【答案】 C【解析】【分析】【詳解】A根據電路圖可知，定值電阻R1 與滑動變阻器R 串聯(lián)，電壓表測R 兩